Современная электроника №1/2021

ИНЖЕНЕРНЫЕ РЕШЕНИЯ 41 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 1 2021 динён к «земле» (GND, 10-й вывод). Номинал резистора R1 при напря- жении питания 220 В по справоч- ному листку (datasheet) составляет 18 К. Но поскольку рабочее напря- жение, подаваемое на DA1, сни- жено до 150 В, пропорционально снижен и номинал резистора R1 – до 13 К. Мощность резистора R1 – 3 Вт (это проволочный резистор KNP300). При мощности 2 Вт (рекомендуемой в справочном листке) он достаточно сильно нагревается (по ощущениям автора до +50°C и более), нагревая саму плату и её компоненты, а при мощно- сти 3 Вт его температура поднимает- ся не выше +40°C при достаточно дол- гой работе устройства. Светодиод красного свечения LD1, индицирующий перегрузку, подклю- чен к выводам 11 и 12 DA1 с помощью двух двухконтактных разъёмов X3 и X4. Разъём X3 – два цанговых штыря с рас- стоянием между ними 2,54 мм (PSLM2), впаянные в плату устройства и соеди- нённые с выводами 11 и 12 DA1. К разъ- ёму X4 – ответному X3 (два цанговых гнезда, SIP2) – припаян один конец двухжильного провода (два провода МГТФ-0,1), второй конец которого сое- динён со светодиодом LD1. Если представить себе сетевое напряжение в виде синусоиды U(t) = = U max sin( ω t), то при ω t = 0, π и 2 π эта функция пересекает 0 (строго говоря, она пересекает 0 при ω t = n π , где n – целое). Угол ϕ , при котором открыва- ется симистор VD2 (BTA24-600CW) в положительной полуволне напря- жения, отсчитывается от π в сторону нуля, или, другими словами, это угол π – ϕ . Угол, при котором открывается симистор при отрицательной полувол- не, равен 2 π – ϕ . Резисторы R8 и R8_1, общий номинал которых составляет R ϕ , подключены между напряжением питания Vs (11-й вывод DA1) и входом VR ϕ (14-й вывод DA1). Резисторы управ- ляют напряжением (VR ϕ ), на котором с помощью изменения R ϕ можно изме- нять начальный угол открытия сими- стора ϕ . Чем больше угол ϕ , тем раньше открывается симистор и тем бо ′ льшую площадь соответствующей полуси- нусоиды он пропускает в нагрузку (в данном случае это моторМ). Другими словами, регулируя R ϕ , можно задавать начальную скорость вращения мотора М. Помимо R ϕ на угол ϕ влияет конден- сатор C3, подключенный к выводу C ϕ (3-й вывод DA1). Этот конденсатор совместно с R ϕ образует RC-цепочку R ϕ C ϕ (R ϕ = R8+R8_1, C ϕ = C3), постоянная времени которой и определяет угол ϕ . Мотор М подключается к двухкон- тактной сетевой розетке X1 с помощью двухжильного провода, на одном конце которого установлена двухконтактная сетевая вилка X2, а второй конец сое- динён с мотором М. Розетка X1 одним контактом (2-й вывод X1) подключе- на ко входному напряжению ( ~ 150 В), а вторым (1-й вывод X1) – к выводу А2 симистора VD2. С вывода Out (16-й вывод DA1) через резистор R3 на УЭ симистора VD2 подаются короткие импульсы, открывающие его во вре- мя, соответствующее углам π – ϕ и 2 π – ϕ . Для синхронизации с сетевым напря- жением, т.е. для определения момента перехода сетевого напряжения через 0 (от момента которого и отсчитывается угол ϕ ) используется резистор R2, под- ключённый между сетевым напряжени- ем ( ~ 150 В) и входом V Sync (15-й вывод DA1). Вывод симистора VD2 A1 через токоизмерительный резистор (парал- лельно соединённые резисторы R6 и R6_1) подключён к «земле». Напряжение с двух концов токоиз- мерительного резистора (R6||R6_1) через резисторы R4 и R5 подаётся на два входа I sense (1-й и 2-й выводы DA1), служащих для измерения значения тока через симистор. Максимальное напря- жение на входах I sense составляет 0,25 В (по справочному листку). Если учесть, что максимальный ток через сими- стор составляет 1,88 А, нетрудно под- считать номинал токоизмерительно- го резистора: 0,25 В / 1,88 A = 0,133 Ом. Автор использовал два резистора – R6 = 0,15 Ом и R6_1 = 1 Ом, соединён- ных параллельно. Общее сопротивле- ние резисторов составляет 0,13 Ом. На выводе V Ref (8-й вывод DA1) фор- мируется опорное напряжение, кото- рое используется тремя потребителями. Первый потребитель – вход C soft (7-й вывод DA1), к которому подключён конденсатор C2, служащий для «мягко- го старта» (soft start) двигателя после включения питания. Второй вывод конденсатора подключён к напряже- нию V Ref . Второй потребитель – вход I Load (6-й вывод DA1), к которому подклю- чены резистор R11 и параллельно ему конденсатор C5, вторые выводы кото- рых также подключены к опорному напряжению V Ref (вывод 8 DA1). Вход I Load служит для настройки срабатыва- ния защиты по току, т.е. при превыше- нии тока определённого порога (напри- мер, 1,8 А) срабатывает защита. В этом случае двигатель отключается от вход- ного напряжения, и загорается свето- диод LD1. Через некоторое время, если причина срабатывания защиты устране- на, на двигатель вновь подаётся напря- жение, и он продолжает работать с той же скоростью, с которой работал до сра- батывания защиты. Условием сраба- тывания защиты является отсутствие подключения к выводу 9 DA1 (Mode – режим) какого-либо напряжения, т.е. этот вывод должен оставаться свобод- ным (как на рисунке). Если же этот вывод подключить к V Ref (8-й вывод DA1), то защита по току отключится, т.е. двига- тель после превышения тока 1,8 А про- должит работать (режим C). Третий потребитель V Ref – вход Control (4-й вывод DA1). К этому вхо- ду одновременно подключены сра- зу два напряжения: первое – с выво- да 5 (Comp. – Compensation output), служащего для компенсации токо- вой нагрузки, второе – снятое с движ- ка потенциометра P1, которое через подстроечный резистор R10 и вклю- чённый последовательно резистор R10_1 подключено ко входу Control (4-й вывод DA1). Один из выводов потенциометра P1 через резистор R14 подключён к V Ref (8-й вывод DA1), а второй (через резистор R7) – к «земле» (10-й вывод DA1). Сам потенциометр P1 расположен вне платы устройства и подключается с помощью впаянно- го в плату 3-штырькового цангового разъёма с шагом 2,54 мм (PSLM3 – X5). К этому разъёму подключается ответ- ный разъём – трёхконтактное цанго- вое гнездо (SIP3 – X6), которое при- паяно к одному концу трёхжильного провода, а второй его конец припа- ян непосредственно к P1. Ручка это- го потенциометра выведена на лице- вую поверхность корпуса устройства (см. далее), а сам потенциометр слу- жит для задания необходимой скорости вращения дрели. Как видно из рисунка, на входе Control (4 вывод DA1) склады- ваются два напряжения: одно – с выво- да Comp., второе – с движка P1 (через R10 и R10_1). Подстроечный резистор R10 служит для настройки компенса- ции нагрузки. О настройке компенса- ции нагрузки будет подробно расска- зано далее. Здесь же, на взгляд автора, необходимо объяснить сам принцип компенсации нагрузки. Выходное напряжение на выводе Comp (5-й вывод DA1) в соответствии со справочным листком прямо пропор-